COAGULACIÓN

El objetivo de la coagulación es desestabilizar las partículas coloidales que se encuentran en suspensión, para favorecer su aglomeración; la coagulación no solo elimina la turbiedad sino también la concentración de las materias orgánicas y los microorganismos.

La coagulación es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado.

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Fig. 2.27 Adición del coagulante

Fuente: Coagulación y floculación del agua potable (Sedapal)

Se efectúa por tres mecanismos fisicoquímicos diferentes:

a) Compresión de la Doble Capa

Cuando se aproximan dos partículas semejantes, sus capas difusas interactúan y generan una fuerza de repulsión, cuyo potencial de repulsión está en función de la distancia que los separa y cae rápidamente con el incremento de iones de carga opuesta al de las partículas, esto se consigue sólo con los iones del coagulante. Existe por otro lado un potencial de atracción o fuerzas de atracción Ea, entre las partículas llamadas fuerzas de Van der Walls, que dependen de los átomos que constituyen las partículas y de la densidad de estos últimos. Contrariamente a las Fuerzas de repulsión, las fuerzas de Van der Walls no son afectados por las características de la solución.

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Fig. 2.28: Fuerzas de atracción y repulsión

Fuente: Coagulación y floculación del agua potable (Sedapal)

b) Adsorción y neutralización de cargas

Las partículas coloidales poseen carga negativa en su superficie, estas cargas llamadas primarias atraen los iones positivos que se encuentran en solución dentro del agua y forman la primera capa adherida al coloide.

Después de la teoría de la doble capa la coagulación es la considerada como la anulación del potencial obtenido por adición de productos de coagulación- floculación en la que la fuerza natural de mezcla debido al movimiento browniano no es suficiente requiriéndose una energía complementaria necesaria; por ejemplo, realizar la agitación mecánica o hidráulica.

c) Atrapamiento de partículas en un precipitado

Las partículas coloidales desestabilizadas, se pueden atrapar dentro de un floc, cuando se adiciona una cantidad suficiente de coagulantes como el sulfato de aluminio o el cloruro férrico; La presencia de ciertos aniones y de las partículas coloidales acelera la formación del precipitado. Las partículas coloidales juegan el rol de anillo durante la formación del floc; este fenómeno puede tener una relación inversa entre la turbiedad y la cantidad de coagulante requerida

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Fig. 2.29: Atrapamiento de partículas dentro de un floc

Fuente: Coagulación y floculación del agua potable (Sedapal)

d) Adsorción y puente

El tratamiento más económico utilizando un polímero aniónico, cuando las partículas están cargadas negativamente, esto es explicado por la teoría del puente, el cual las moléculas del polímero que son largas contienen grupos químicos que puedan absorber partículas coloidales, la molécula del polímero puede así absorber una partícula coloidal en una de sus extremidades, mientras lo que queda de la cadena son libres para absorber otras partículas.

Fig. 2.30: Adsorción por la teoría del puente

51 2.17.2 FLOCULACION

Consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad.

Estos flóculos inicialmente pequeños, crean al juntarse aglomerados mayores que son capaces de sedimentar. El objetivo de la floculación es permitir los contactos entre los flóculos, la turbiedad y el color, la mezcla debe ser lo suficiente para crear diferencias de velocidad del agua dentro de la unidad, pero no muy grande, ya que los flóculos corren el riesgo de romperse.

Suceden que los flóculos formados por la aglomeración de varios coloides no sean lo que suficientemente grande como para sedimentar con rapidez deseada, por lo que el empleo de un floculante es necesario para reunir en forma de red, formando puentes de una superficie a otra enlazando las partículas individuales en aglomerados. La floculación puede ser mejorada por la adición de un reactivo de floculación o ayudante de floculación.

a) Tipos de Floculación:

 Floculación Pericinética

Esta producido por el movimiento natural de las moléculas del agua y esta inducida por la energía térmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano.

 Floculación Ortocinética

Se basa en las colisiones de las partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico.

b) Parámetros de la Floculación

 Floculación Ortocinética (Se da por el grado de agitación proporcionada: Mecánica o Hidráulica).

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 Número de colisiones (choque entre microflóculos).

 Tiempo de retención (tiempo que permanece el agua en la unidad de floculación).

 Densidad y tamaño de floc.

 Volumen de lodos (los flóculos formados no deben sedimentar en las unidades de floculación).

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CAPÍTULO III

ESTRATEGIA EXPERIMENTAL